信息技術條件下基于“工學融合”理念的案例教學應用
——以《醋酸精制工藝》為例設計教學

李 麗

(江蘇聯合職業(yè)技術學院鎮(zhèn)江分院（鎮(zhèn)江高等職業(yè)技術學校），江蘇鎮(zhèn)江212016)

《化學工藝》課程是培養(yǎng)學生采用化學和物理措施，完成化工生產中從原料到產品生產任務的學科。醋酸精制工藝是化學工藝課程的典型項目，通常采用“工學結合”的教學模式，即先理論、再工廠實習的分段式教學，由于時間和空間的限制，學生很難將理論與實際一一對應，教學效果并不理想。本課程做了一些探索，將“工”與“學”有機地融合，鑒于化工專業(yè)的特殊性“高危險、高成本、高污染”，學生很難走進一線生產，體驗真實生產過程。筆者將這里的“工”以虛擬手段來實現，力求為學生營造一個“工學融合”的學習環(huán)境，實現“理論學習”與“生產實習”同步進行，避免學習鏈斷裂。本課程以學生為主體、能力為本位、就業(yè)為導向的教學，通過信息技術，幫助學生自主學習、協作探究，充分發(fā)揮其學習主體作用，體現了做中學、學中做、做學合一、工學融合的教學理念。

一、教學分析

（一）內容分析：本專業(yè)的學生已學過《化工原理》《化工制圖》《化工儀表》等課程，《化學工藝》課程是培養(yǎng)學生采用化學和物理措施，完成化工生產中從原料到產品生產任務的學科。本課采用國家規(guī)劃教材，以職業(yè)能力為依據，參考化工總控工職業(yè)技能鑒定、國家職業(yè)標準和技能大賽相關要求進行二次開發(fā)，采用刪、增、合的方式，將教材原有的8個單元以地方企業(yè)生產實際為載體，整合為8個典型工藝案例。結合典型工藝案例、遵循化工生產技術從業(yè)人員崗前培訓流程開展案例教學。實現專業(yè)與產業(yè)對接、教學過程與生產過程對接。本課以“醋酸精制工藝”為例，設計“第5章精餾工藝”教學。

（二）學情分析：本課授課對象為中等職業(yè)學?；すに噷I(yè)二年級學生，雖有一定化工工藝基礎，具備基本單元生產思維，但對復雜工藝流程缺乏認識；對工藝條件的選擇及控制有一定的了解，但對整體協同生產沒有概念；有一定職業(yè)崗位認知，很難走近一線生產，體驗真實生產過程。

（三）目標確定：通過企業(yè)走訪，調研崗位需求，結合學情及課程標準，本課教學目標確定如下：

知識目標：會識讀醋酸精制工藝流程；說清精餾操作的工作原理；掌握工藝條件對生產過程的影響。

能力目標：能進行醋酸生產過程穩(wěn)態(tài)控制。

素質目標：養(yǎng)成嚴謹的工作作風，樹立職業(yè)責任感。

熟悉工藝流程、理解工作原理是化工生產技術從業(yè)人員的必備能力，對生產過程中出現的參數異常及時處理，是安全高效生產的前提。由此我們確定了教學重難點：

教學重點：醋酸精制工藝及工作原理；

教學難點：工藝條件對生產過程的影響。

（四）策略選擇：基于以上分析，本課針對大型化工生產線工藝教學，制定了教學策略。依托學習平臺，整合學習資源，讓學生認識生產；工藝交互軟件幫助學生探究原理、認識設備，熟悉工藝，解決教學重點；中控操作讓學生模擬生產過程控制，無縫對接生產，突破教學難點。

二、教學過程

精制工藝流程復雜、精制原理無法觀測、實際生產過程中，控制參數異常現象多發(fā)，卻無法在實際裝置上預設和演練，學生無法體驗真實生產過程，通過3D工藝動畫、工藝闖關程序、原理交互學習軟件、仿真軟件，為學生創(chuàng)設有效的信息化學習環(huán)境，幫助學生認識生產、聚焦工藝、仿真操作，完成學習任務。依托數字化學習平臺，服務學生課前、課中、課后學習，實現教學的有效組織和管理。

課前學習，匯報反饋課前，教師在數字化學習平臺發(fā)布學習任務，學生通過網絡檢索、走訪調研等活動，調查校企合作單位——索普醋酸廠的生產現狀，了解醋酸生產過程并形成調研報告上傳至學習平臺，為課中學習做好準備。

在企業(yè)學徒制背景下，本課將企業(yè)項目案例引入課堂，組織教學。從初識生產——聚焦工藝——中控操作——總結評價——拓展提高等方面，與學生一起探究索普醋酸廠精制工藝。

（一）初識生產

上課之初，選取學生小組課前的調研視頻，面向全班做匯報展示，讓大家對醋酸工業(yè)化生產有初步的認識。

結合企業(yè)師傅訪談及國標對成品醋酸產品的要求，學生了解到“純度”是衡量醋酸產品質量的一個重要指標，明確精制工段在醋酸生產過程中意義重大。

（二）聚焦工藝

鑒于從業(yè)人員崗前培訓要求，從“說流程”“認儀表”“析原理”三個環(huán)節(jié)聚焦醋酸精制工藝：

環(huán)節(jié)一：說流程。精制工藝流程枯燥復雜，卻又是學習工藝的敲門磚，因此用仿真軟件化解教學難題，幫助學生熟悉工藝流程是本節(jié)課的第一個重點。

結合動畫，匯報工藝：有了調研的基礎，課上，學生結合醋酸精制工段的廠區(qū)3D工藝動畫，解說醋酸精制工藝流程。交互式3D動畫，讓學生猶如置身工藝現場，近距離解說工藝流程，安全、真實，印象深刻。

游戲闖關，工藝再現：學生借助闖關程序，按照塔釜結構、設備布置、工藝解讀等步驟，層層闖關。將塔釜元件或設備拖拽至相應位置，如順序或位置錯誤，則無法移動設備，同時出現錯誤點提示。通過闖關游戲，再現工藝流程，充分了解醋酸精制工藝，為就業(yè)把好工藝關。

環(huán)節(jié)二：認儀表。軟件導學，認識儀表：認識儀表是生產控制的基本要求，學生通過仿真平臺，領取教師發(fā)布的關于醋酸精制工段中儀表和控制閥的任務單，完成任務，師生總結。然后以儀表和控制閥相關知識考核，以測代練，強化學生基礎認知。

環(huán)節(jié)三：析原理。醋酸精制從業(yè)人員對工藝原理的精通，有助于對工藝現場突發(fā)問題的解決。所以，醋酸精制原理是本節(jié)課的另一個重點。

交互軟件，助力分析：學生參考精餾原理交互軟件，總結企業(yè)醋酸精制原理。可視化的塔釜內部結構，真實的汽液交換效果，讓看不見摸不著的細小變化更加清晰，讓復雜的精制原理一目了然。

隨堂測試，崗位把關：為了更全面地檢測學習效果，教師節(jié)選企業(yè)員工培訓考核試題，編入測試模塊，學生登錄平臺完成測試任務，教師在線統(tǒng)計，實時評價。為學生適應崗位，把好理論關。

（三）中控操作

熟悉了流程，掌握了原理。生產過程中，工藝條件的動態(tài)控制直接關系到能耗、安全、效益。所以，工藝條件對生產過程的影響是本節(jié)課的難點所在。

擾動操作，得出現象：

本課借助索普公司中控系統(tǒng)仿真軟件，在穩(wěn)態(tài)生產的環(huán)境下，教師發(fā)布擾動任務，學生從進料汽液比、溫度、壓力、回流比、進料量等參數進行充分擾動，得出現象并總結成擾動報告反饋至教學平臺。教師結合現象，歸納總結生產中液泛、溢流等常見事故。

異?，F象，應對處理：醋酸精制生產過程中參數異常比較常見，卻又無法在實際裝置上進行預設和演練，教師在虛擬系統(tǒng)中預設了異常點，模擬參數異常時的工況，學生根據工況異常現象結合擾動經驗進行應對處理，填寫異常處理工作報告，連同同步錄制的學生處理過程視頻上傳至平臺，供企業(yè)師傅進行在線點評，探究現代學徒制人才培養(yǎng)的途徑。

（四）總結評價

圍繞學習平臺中的任務點：課前調研、游戲闖關、小組討論、隨堂檢測進行過程考核；通過擾動任務、異常處理進行教師和企業(yè)師傅雙導評價，構建了多元化評價體系。

（五）拓展提高

作為課堂的延伸，學生繼續(xù)學習網絡課程，查漏補缺，并通過仿真軟件鞏固練習，積極為地方傳統(tǒng)企業(yè)獻計獻策，制定“食醋提純工藝的改進措施”，學以致用，服務社會，提升了職業(yè)責任感。

三、教學效果

學而不思則罔，教學過程中：校企合作，將企業(yè)生產引入課堂，探索現代學徒制人才培養(yǎng)，實現專業(yè)課堂與企業(yè)培訓對接；原理交互軟件，使學生直觀形象地觀察塔釜內部復雜變化，降低了學習難度；仿真軟件，讓學生模擬崗位實操，體會企業(yè)生產中的參數控制，提高了學習效率；教學平臺，有助于檢測課堂，延伸課堂，實現了教學功能的最大化。

四、反思與設想

教育永無止境，作為一名專業(yè)課教師，對于優(yōu)化課堂的思考從未停止。一些反思和設想如下：

（一）反思

這樣的教學設計與實施雖然已經取得較好的效果，在其他案例學習中也得到了推廣應用，但仍有待完善。（1）學生在完成任務過程中面對突發(fā)狀況和臨時提問時缺乏應變能力。今后，要進一步加強學生對突發(fā)狀況處理能力的訓練。（2）對現代學徒制的探索還處在初步階段，以后還想加入一些企業(yè)的元素，讓學生更多地了解實際企業(yè)生產。

（二）設想

以虛擬廠區(qū)為大背景，讓學生以廠區(qū)導游的身份進入廠區(qū)，變學習內容為游覽景點展開學習。將精制工段的廠區(qū)分為三個景點：

景點一：廠區(qū)布局。通過廠區(qū)導覽圖，俯瞰廠區(qū)布置，再結合動態(tài)工藝流程圖解說工藝流程。各組利用語音識別軟件，將工藝流程解說詞上傳至學習平臺，供其他小組、教師和企業(yè)師傅點評。

景點二：工段車間。學生以廠區(qū)工人的身份（值班長、現場工人等）走進廠區(qū)熟悉裝置流程、重要設備位置、形狀、操作規(guī)程等。在廠區(qū)游覽的過程中,設有任務點：（1）遇到“問號”標識需點擊問號進行交互操作，如果不能正確答題，可以點擊幫助學習相關知識；（2）在故障多發(fā)地段，設有二維碼，學生掃描二維碼可以觀看故障發(fā)生的現場視頻，探尋事故原因，學習應急處理方法；（3）完成所有任務點方可離開進入下一景點。

景點三：中控室。學生在中控室中以中控工的身份領取任務，進行擾動操作和工況異常工況的處理。

在信息技術的助力下，學什么，怎么學，遇到問題如何解決等全部由學生自主控制，更適應差異性學生個體的成長與發(fā)展，學生成為了課堂真正的主人，教師自然地實現了角色的轉變，以組織者、引導者的身份輔助學生學習，筆者的學生正由“知識型人才”向“創(chuàng)新型人才”逐步轉變。